De elektrische trucks die nu in Europa rondrijden, zijn allemaal gebaseerd op een bestaand dieselmodel. Het verschil tussen oude en nieuwe trucks is groot, omdat een eenvoudig aangepast ontwerp waarbij de dieselmotor is vervangen door een elektromotor, en de rest, inclusief differentieel, is behouden, minder ruimte biedt voor accupacks dan een aangepast platform met elektromotoren op de assen.
Versnellingen
Ook elektrische vrachtwagens hebben versnellingen, maar deze werken anders dan bij conventionele verbrandingsmotoren. Een elektromotor kan vanaf stilstand direct het maximale koppel leveren, waardoor er minder versnellingen nodig zijn. Veel bev-trucks hebben daarom slechts één of twee versnellingen, oplopend tot maximaal drie of vier. Dat is weinig vergeleken met de 10 tot 12 versnellingen in dieseltrucks.
Bij een e-axleconfiguratie zijn de elektromotoren vaak geïntegreerd in de aangedreven assen, wat betekent dat de aandrijving rechtstreeks plaatsvindt zonder een conventionele transmissie. Hier wordt meestal gebruikgemaakt van een vaste overbrengingsverhouding, waarbij de motor optimaal draait binnen een kleiner toerentalbereik, wat ideaal is voor stedelijke distributie en middelgrote afstanden. In traditionelere aandrijfsystemen is de elektromotor geplaatst waar normaal de dieselmotor zou zitten, en kan een eenvoudige transmissie, zoals een tweeversnellingsbak, worden gebruikt om de efficiëntie bij verschillende snelheden te optimaliseren of om steile hellingen te overwinnen.
Aangepast ontwerp
Net als bij personenwagens kunnen we vrachtwagens onderverdelen in drie verschillende basisontwerpen: een dieselontwerp waarbij de verbrandingsmotor wordt vervangen door een elektromotor, een zogenaamde e-axle waarbij de elektromotoren in de achterassen worden geplaatst, en een volledig ontwerp from scratch, gebaseerd op een skateboard, zoals we die ook steeds vaker bij EV's zien.
Die laatste groep bestaat echter nog nauwelijks voor vrachtwagens. Volgens Johnny Nijenhuis, expert zero-emissietrucks en oprichter van de eTruck Academy, is de vrachtwagensector complexer dan die van personenwagens. "Traditionele vrachtwagenbouwers die groot geworden zijn met dieseltrucks, kunnen niet zomaar hun hele bedrijfsmodel omgooien. Een cabineontwerp gaat zeker tien jaar mee. DAF heeft zijn vorige ontwerp maar liefst dertig jaar gebruikt, dus een wijziging kost tijd. De bedrijven moeten diesels blijven produceren en tegelijkertijd elektrische trucks ontwerpen. Het is risicovol om alle pijlen op één technologie te richten, dus moeten ze hun risico's spreiden en kan er dus maar een deel van het R&D-budget benut worden."
"Stel dat een truckfabrikant nu zou beginnen met een compleet nieuw ontwerp dat helemaal los zou staan van de bestaande modellen, zou dat ontzettend kostbaar zijn en het nog zeker zes tot tien jaar duren voordat deze klaar is voor massaproductie. Zoiets vergt enorme investeringen, terwijl de aandeelhouders graag de marges intact willen houden en de komende jaren geld willen blijven verdienen. Om tijd te besparen wordt er dus een bestaand ontwerp gebruikt dat gefaseerd wordt aangepast aan de nieuwe aandrijfvorm. Zo'n verandering gaat dus in kleine stapjes."
Bestaand chassis
De meest voor de hand liggende methode is het vervangen van de dieselmotor door een elektromotor in een bestaand chassis. Dit is een strategie die vaak als eerste wordt toegepast. De elektrische aandrijving, de elektromotor, wordt dan meestal geplaatst op de plek waar voorheen de verbrandingsmotor stond, vaak zelfs zonder een versnellingsbak. Dit is onder andere wat DAF heeft gedaan met de CF Electric. Dit is in feite het bestaande CF-dieselmodel dat is omgebouwd naar een elektrische variant. Hierbij wordt de elektromotor op dezelfde plaats gemonteerd als de originele dieselmotor, wat productieprocessen vereenvoudigt. Een ander voordeel is dat de elektromotor groter en krachtiger kan zijn dan wanneer deze op de achteras wordt geplaatst.
Dit zorgt voor een relatief eenvoudige en snelle elektrificatie van bestaande modellen, maar kent beperkingen op het gebied van efficiëntie en gewichtsverdeling. De basisstructuur van de vrachtwagen is immers niet aangepast aan de andere aandrijflijn en de elektromotor en accupacks zitten niet op de ideaalste locatie. Renault gebruikt een andere variant waarbij de elektromotor tussen de chassisbalken wordt geplaatst, wat een betere gewichtsverdeling mogelijk maakt.
:strip_exif()/i/2006951242.jpeg?f=imagearticlefull)
E-axle
Een veel efficiënter ontwerp is de zogenaamde e-axle, waarbij de elektromotoren direct in de achteras geïntegreerd worden. Dit levert een compacter systeem en betere gewichtsverdeling op, net als een efficiënter aandrijfsysteem. Het zorgt voor een efficiëntere krachtoverbrenging, omdat er geen traditionele transmissie meer nodig is. Een nadeel van deze techniek is dat het onafgeveerde gewicht (het gewicht dat niet door de ophanging wordt gedragen) toeneemt, wat invloed kan hebben op het rijgedrag en het comfort van de vrachtwagen, vooral bij een zware lading.
Onder andere Volvo en Daimler (Mercedes-Benz) hebben deze techniek omarmd en ook de Traton-groep, waaronder Scania, is ermee bezig. Mercedes heeft al jaren e-axleconfiguraties in gebruik. De eActros maakt bijvoorbeeld gebruik van twee elektromotoren die direct op de achteras gemonteerd zijn. Dit systeem biedt meer koppel en een betere verdeling van de aandrijfkracht over beide wielen. Door meerdere motoren te gebruiken kunnen de prestaties nauwkeurig worden afgestemd op verschillende rijomstandigheden, zoals rijden in de bergen of op constante snelheid op een vlakke snelweg.
Er zijn verschillende e-axlevariaties, maar in Europa is de meest voorkomende bev-vrachtwagen de 4x2-configuratie. Dit betekent dat de vrachtwagen vier wielen heeft, waarvan er twee worden aangedreven. De e-axle bevindt zich meestal op de achteras en drijft de twee achterwielen aan. Dit is efficiënter voor regionaal en stedelijk gebruik, waar de vrachtwagens vaak lichtere ladingen vervoeren en minder bergachtig terrein hebben. Een variant hierop is de 6x2-configuratie, die vooral bedoeld is voor zware ladingen of langere afstanden. De vrachtwagen heeft dan zes wielen, waarvan er twee worden aangedreven. De derde as kan eventueel worden opgetild wanneer er geen zware lading is, wat helpt bij het besparen van energie.
De Tesla Semi, die in de VS in beperkte mate uitgeleverd is, heeft een 6x4-configuratie, wat afwijkt van Europese trucks. De vrachtwagen heeft zes wielen waarvan vier worden aangedreven. Twee van de drie assen zijn voorzien van e-axles. Dit biedt meer tractie en stabiliteit, vooral bij zware belading en in heuvelachtige gebieden. De configuratie is ontworpen voor maximale koppeloverdracht en efficiëntie bij langeafstandsritten, vooral op snelwegen met variërende hellingen. Deze constructie kan wel leiden tot een hoger energiegebruik omdat er meer wielen worden aangedreven in vergelijking met een 4x2- of 6x2-configuratie. Daarom kan de Semi ook een as ontkoppelen voor betere efficiëntie. Ook is de aandrijflijn met twee aangedreven assen complexer en duurder. Het is nog niet duidelijk of een Europese Tesla Semi dezelfde configuratie zal gebruiken of een aangepaste 6x2-variant. In Europa zijn 4x2-configuraties gangbaar voor vrachtwagens tot een totaalgewicht van ongeveer 19 ton - 8 ton voor en 11,5 ton op de achteras. En 6x2-configuraties worden veel gebruikt voor zwaardere vrachtwagens. Een 6x4-configuratie kan in Europa worden toegestaan, maar is momenteel vooral bedoeld voor specifieke toepassingen zoals bouwvoertuigen of zwaar transport. Mogelijk is er herziening nodig van de aslastverdeling om aan Europese normen te voldoen. De Europese regels beperken bijvoorbeeld het totaalgewicht en de asdruk per as.
:strip_exif()/i/2006951246.jpeg?f=imagearticlefull)
Skateboard
Milieu en stimulering
Volgens gegevens van BloombergNEF zijn er al minstens zestig specifieke beleidsmaatregelen voor de sector ingevoerd in Europese landen, maar ook in de VS en China. In sommige gevallen bieden overheden tegelijkertijd steun voor zowel de productie als de aankoop van deze voertuigen. De huidige kopers zijn vaak grote vlooteigenaren of -gebruikers, die hun eigen decarbonisatiedoelen hebben en in sommige gevallen een prijs toekennen aan hun CO2-uitstoot. Maar volgens BloombergNEF zal deze vroege marktaanpak op zichzelf niet voldoende zijn om vrachtwagenfabrikanten hun ambitieuze doelen tegen 2030 te laten bereiken. Bedrijven vergroten tegelijkertijd hun inspanningen om expertise op te bouwen in accutechnologie en -productie, en te streven naar schaalvoordelen.
In de wereld van personenauto’s zien we steeds meer skateboardplatforms. Dit zijn ontwerpen die volledig zijn geoptimaliseerd voor een elektrische aandrijflijn, in plaats van een aanpassing op een fossiel ontwerp. Hierbij zijn de accupacks, elektromotoren en de bijbehorende vermogenselektronica geïntegreerd in het chassis van een EV. Dit concept kan ook worden toegepast op vrachtwagens, maar de ontwikkeling ervan is, zoals eerder benoemd, veel complexer en tijdrovender. De eerdergenoemde Tesla Semi is in feite zo'n skateboardontwerp.
Een skateboardchassis biedt diverse voordelen, zoals een laag zwaartepunt, optimale gewichtsverdeling en flexibiliteit in voertuigontwerp. Accumodules kunnen onder de vloer worden geplaatst, terwijl elektromotoren direct op de assen worden gemonteerd, waardoor ruimte vrijkomt voor de vracht en verbeterde aerodynamica mogelijk is. Dit kan de aslast optimaliseren en het zwaartepunt verlagen. Dit is vooral belangrijk bij zware vrachtwagens, waar een goed verdeelde belasting de stabiliteit verhoogt. Afhankelijk van de grootte en het doel van de vrachtwagen, kan een elektrische truck worden uitgerust met één, twee of drie elektromotoren. Dit biedt de flexibiliteit om te schakelen tussen verschillende aandrijvingen, zoals achterwielaandrijving of vierwielaandrijving, wat de prestaties onder bepaalde omstandigheden kan verbeteren. Op de snelweg is achterwielaandrijving bijvoorbeeld het efficiëntst, maar in de bergen of in de stad met zware vracht kan vierwielaandrijving betere prestaties bieden.
Auke Hoekstra, onderzoeker aan de Technische Universiteit Eindhoven, denkt dat een skateboardontwerp de toekomst heeft. "Het aanpassen van een dieselmodel betekent vasthouden aan conventionele structuren. Dit zijn in mijn ogen halve maatregelen omdat het fundamentele ontwerp van de vrachtwagen niet verandert. We zien al dat fabrikanten steeds vaker elektromotoren direct tussen de wielen plaatsen, maar ik denk dat het uiteindelijk naar een situatie gaat waarbij het traditionele zware chassis wordt vervangen door een structuur waarin de accu zelf een dragend onderdeel wordt. Dit bespaart gewicht en creëert een veel efficiënter ontwerp. Dat, gecombineerd met nieuwe accutechnologie, zal er voor zorgen dat het verschil in gewicht steeds kleiner wordt.”
Een ontwerp van een traditionele dieseltruck in vergelijking met drie verbeterde ontwerpen van elektrische trucks. Bron: Auke Hoekstra
:strip_icc():strip_exif()/i/2007328370.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2007337324.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_exif()/i/2007162184.jpeg?f=fpa)
/i/2004652506.png?f=fpa)